Application Note. Sicherheits-Teilfunktionen STO Kategorie 1, bis zu PL c PUS Kategorie 1, bis zu PL c

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1 Application Note Sicherheits-Teilfunktionen STO Kategorie 1, bis zu PL c PUS Kategorie 1, bis zu PL c Application Note STO, PUS, Kategorie 1, bis zu PL c STOP

2 Titel... Application Note STO, PUS, Kategorie 1, bis zu PL c Version Dokumentennummer... (TSHQ) Original... Deutsch Autor... Festo Letztes Speicherdatum Rechtliche Hinweise Im Folgenden ist mit Festo die Festo AG & Co.KG bezeichnet. Diese Application Note ist unverbindlich. Diese Application Note stellt einen möglichen Lösungsansatz für einen beispielhaften Einsatzfall dar und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, insbesondere hinsichtlich Konfiguration und Ausstattung sowie jeglicher Eventualitäten für Ihren konkreten Einsatzfall. Die Application Note ist keine kundenspezifische Lösung, sondern soll lediglich Hilfestellung bei typischen Aufgabenstellungen bieten. Die in der Application Note genannten Werte sind teilweise Annahmen und Abschätzungen, die eine detaillierte Betrachtung unter Zuhilfenahme der EN ISO Teil 1 und 2 nicht ersetzen. Die tatsächlich erreichbaren Kennwerte (insbesondere PL, PFHD, Kategorie, DC, MTTFD, CCF) hängen von den eingesetzten Komponenten sowie wie ihren Einsatzbedingungen in der konkreten Applikation ab. Die Application Note enthebt Sie nicht von der Pflicht, eine Risikobeurteilung und eine Validierung Ihrer spezifischen Anwendung vorzunehmen und die Einhaltung sämtlicher Vorgaben, insbesondere der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG, selbst sicherzustellen. Sie als Anwender tragen für Ihren konkreten Einsatzfall und für den sachgemäßen Betrieb der beschriebenen Produkte in diesem Zusammenhang selbst die Verantwortung. Festo lehnt jede Haftung für Schäden ab, die durch die Anwendung von gegebenenfalls falschen bzw. unzureichenden Informationen oder aufgrund fehlender Informationen in diesen Unterlagen entstehen. Dies gilt ebenfalls für Defekte, die durch unsachgemäße Behandlung von Geräten und Baugruppen entstehen. Für Schäden, die durch die Nichteinhaltung der Vorgaben der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG entstehen, wird ebenfalls jede Haftung, mit Ausnahme von Vorsatz oder grobe Fahrlässigkeit seitens Festo, abgelehnt. Die Informationen dieses Dokuments gelten keinesfalls als Ersatz für die Bedienungsanleitung der jeweiligen Hersteller sowie der Konstruktion und Prüfung der jeweils eigenen Anwendung durch den Benutzer. Die jeweiligen Bedienungsanleitungen der Produkte von Festo sind unter zu finden. Der Benutzer dieses Dokuments muss selbst sicherstellen, dass jede Funktion, die hier beschrieben ist, auch in seiner Anwendung ordnungsgemäß funktioniert. Der Benutzer bleibt auch durch das Studium dieses Dokuments sowie durch die Nutzung der darin genannten Angaben allein verantwortlich für die eigene Anwendung. Im Übrigen gelten die Regelungen bzgl. Haftung aus den Liefer-, Zahlungs- und Softwarenutzungsbedingungen von Festo, welche Sie unter finden. Diese lassen wir Ihnen auf Anforderung gerne zukommen. Dieses Dokument ist nur geeignet für Personen mit ausreichender Fachkompetenz für Maschinensicherheit auf Basis der DIN EN ISO und DIN EN ISO Zusätzlich sind die folgenden Qualifikationen im Projektteam erforderlich: Fachkraft in der Pneumatik Fachkraft in der Elektrotechnik Fachkraft für die Programmierung von Steuerungen und Sicherheitsschaltgeräten Urheberrechtshinweis Diese Unterlagen sind geistiges Eigentum von Festo, der auch das ausschließliche Urheberrecht daran zusteht. Eine inhaltliche Änderung, die Vervielfältigung oder der Nachdruck dieser Unterlagen sowie deren Weitergabe an Dritte ist nur mit der ausdrücklichen schriftlichen Erlaubnis von Festo gestattet. Festo behält sich das Recht vor, dieses Dokument vollständig oder teilweise zu ändern. Alle Marken- und Produktnamen sind Warenzeichen oder eingetragene Warenzeichen der jeweiligen Inhaber. (Festo AG & Co.KG, D Esslingen, 2019) Internet: service_international@festo.com Seite 2 von 11 Application Note STO, PUS, Kategorie 1, bis zu PL c - 1.1

3 Inhaltsverzeichnis 1 Beispielschaltungen STO und PUS mit 5/3-Wegeventil, Kategorie 1, bis zu PL c Schaltplan Komponenten Beschreibung Sicherheitsbetrachtung STO und PUS mit 3/2-Wegeventilen, Kategorie 1, bis zu PL c Schaltplan Komponenten Beschreibung Sicherheitsbetrachtung STO und PUS mit 2/2-Wegeventilen, Kategorie 1, bis zu PL c Schaltplan Komponenten Beschreibung Sicherheitsbetrachtung Literatur Application Note STO, PUS, Kategorie 1, bis zu PL c Seite 3 von 11

4 1 Beispielschaltungen Die in diesem Dokument angegebenen Schaltungen sind Prinzipschaltungen, die auf Grund der Übersichtlichkeit und Umfang nicht vollständig sein können. Die verwendeten Abkürzungen für die Sicherheits-Teilfunktionen beziehen sich auf die Definitionen in der VDMA [1] für die Pneumatik: o STO: sichere Momentabschaltung (Safe Torque Off) o PUS: Vermeidung unerwarteter Anlauf (Prevention of unexpected start-up) Kategorie 1, bis zu PL c nach DIN EN ISO [2]. Die hier beschriebenen Schaltungen und das beschriebene Vorgehen sind Empfehlungen, die andere Möglichkeiten nicht ausschließen. Auf Grund der großen Vielfalt möglicher Ventile können in diesem Dokument keine Typbezeichnungen und Teilenummern für Ventile genannt werden. Bei der Auswahl der Ventile ist darauf zu achten, dass die ausgewählten Ventile folgende Merkmale aufweisen: o Betätigungsart: elektrisch o Rückstellart: mechanische Feder o Dichtprinzip: weich o Steuerart: vorgesteuert o Steuerluftversorgung: intern oder extern o Einschaltdauer: 100% o Bewährtes Bauteil nach DIN EN ISO und die relevanten grundlegenden und bewährten Sicherheitsprinzipien sind eingehalten. o Der für die Berechnung des MTTFD-Werts erforderliche B10-Wert muss vorliegen. Wichtiger Hinweis o Zusätzlich können weitere konstruktive Merkmale und Anforderungen bestehen, die in Abhängigkeit von der Anwendung zu bestimmen sind. Seite 4 von 11 Application Note STO, PUS, Kategorie 1, bis zu PL c - 1.1

5 1.1 STO und PUS mit 5/3-Wegeventil, Kategorie 1, bis zu PL c STO und PUS nach VDMA [1] und Kategorie 1, bis zu PL c nach DIN EN ISO [2] Schaltplan G1 24 V Quittierung Sicherheitsanforderung Aus-/einfahren 0 S1 S2 S20 Q20 T1 24V I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 I11 I12 I13 I14 I15 G2 0V Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9Q10Q11Q12Q13Q14Q15 Ventil Q20. Ventil Q20. 0 V Komponenten Komponente Typ Bezeichnung / Teile-Nummer / Hinweise Anzahl Hersteller 0 Pneumatischer Antrieb 1 Festo Q20 5/3-Wegeventil, monostabil 1 Festo Schalldämpfer, sofern benötigt 2 Festo S1 Quittierungstaster 1 S2 Sicherheitsbefehlsgerät, z.b. Not-Halt-Schalter 1 S20 Schalter der Funktionssteuerung 1 T1 Sicherheitsschaltgerät 1 Application Note STO, PUS, Kategorie 1, bis zu PL c Seite 5 von 11

6 1.1.3 Beschreibung Anwendung Auslösendes Ereignis Reaktion (Sicherheits-Teilfunktion) Doppeltwirkender pneumatischer Antrieb, horizontal Sicherheitsanforderung, z.b. durch Not-Halt-Schalter, Schutztür. Sichere Momentabschaltung (STO), Kategorie 1, PL c Subsystem Ventile Kanal 1 Ventil Q20 Vermeidung unerwarteter Anlauf (PUS), Kategorie 1, PL c Subsystem Ventile Kanal 1 Ventil Q20 Sicherer Zustand Funktion der Schaltung Manuelle Rückstellfunktion Der pneumatische Antrieb ist entlüftet und energiefrei. Es wird vorausgesetzt, dass der entlüftete Zustand des pneumatischen Antriebs der sichere Zustand ist. Durch die Sicherheitsanforderung (S2) erfolgt: 1. Eingangskreis des Sicherheitsschaltgeräts (T1) wird unterbrochen. 2. Anschließend werden die sicheren Ausgänge des Sicherheitsschaltgeräts (T1) abgeschaltet. 3. Die Magnete des Ventils (Q20) werden nicht mehr angesteuert. 4. Das Ventil (Q20) schaltet in die Ruhestellung, trennt die Zufuhr des Betriebsdrucks und entlüftet beide Kammern des pneumatischen Antriebs (0). Dadurch wird der pneumatische Antrieb (0) entlüftet. 1. Nach dem Zurücksetzen der Sicherheitsanforderung (S2), z.b. durch das mechanische Entriegeln des Not-Halt-Schalters oder durch das Schließen der Schutztür, kann durch die Betätigung des Quittierungstasters (S1) der Start oder Wiederanlauf ermöglicht werden. 2. Dann kann das Sicherheitsschaltgerät (T1) die Ansteuerung der Magnete des Ventils (Q20) zulassen, so dass ein normaler Betrieb möglich ist Sicherheitsbetrachtung Eingang Logik Ausgang Sicherheitsbetrachtung ist entsprechend dem gewählten Sicherheitsbefehlsgerät (S2) Sicherheitsbetrachtung ist entsprechend dem gewählten Sicherheitsschaltgerät (T1) Das Ventil (Q20) muss ein bewährtes Bauteil nach DIN EN ISO sein und die relevanten grundlegenden und bewährten Sicherheitsprinzipien einhalten. Der für die Berechnung des MTTFD-Werts erforderliche B10-Wert muss vorliegen. Seite 6 von 11 Application Note STO, PUS, Kategorie 1, bis zu PL c - 1.1

7 1.2 STO und PUS mit 3/2-Wegeventilen, Kategorie 1, bis zu PL c STO und PUS nach VDMA [1] und Kategorie 1, bis zu PL c nach DIN EN ISO [2] Schaltplan G1 24 V Quittierung Sicherheitsanforderung Aus-/einfahren 0 S1 S2 S20 Q20 Q21 T1 24V I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 I11 I12 I13 I14 I15 G2 0V Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9Q10Q11Q12Q13Q14Q15 0 V Ventil Q20. Ventil Q Komponenten Komponente Typ Bezeichnung / Teile-Nummer / Hinweise Anzahl Hersteller 0 Pneumatischer Antrieb 1 Festo Q20, Q21 3/2-Wegeventil, monostabil 2 Festo Schalldämpfer, sofern benötigt 2 Festo S1 Quittierungstaster 1 S2 Sicherheitsbefehlsgerät, z.b. Not-Halt-Schalter 1 S20 Schalter der Funktionssteuerung 1 T1 Sicherheitsschaltgerät 1 Application Note STO, PUS, Kategorie 1, bis zu PL c Seite 7 von 11

8 1.2.3 Beschreibung Anwendung Auslösendes Ereignis Reaktion (Sicherheits-Teilfunktion) Doppeltwirkender pneumatischer Antrieb, horizontal Sicherheitsanforderung, z.b. durch Not-Halt-Schalter, Schutztür. Sichere Momentabschaltung (STO), Kategorie 1, PL c Subsystem Ventile Kanal 1 Ventil Q20 Ventil Q21 Vermeidung unerwarteter Anlauf (PUS), Kategorie 1, PL c Subsystem Ventile Kanal 1 Ventil Q20 Ventil Q21 Sicherer Zustand Funktion der Schaltung Manuelle Rückstellfunktion Der pneumatische Antrieb ist entlüftet und energiefrei. Es wird vorausgesetzt, dass der entlüftete Zustand des pneumatischen Antriebs der sichere Zustand ist. Durch die Sicherheitsanforderung (S2) erfolgt: 1. Eingangskreis des Sicherheitsschaltgeräts (T1) wird unterbrochen. 2. Anschließend werden die sicheren Ausgänge des Sicherheitsschaltgeräts (T1) abgeschaltet. 3. Die Magnete der Ventile (Q20, Q21) werden nicht mehr angesteuert. 4. Die Ventile (Q20, Q21) schalten in die Ruhestellung, trennen die Zufuhr des Betriebsdrucks und entlüften beide Kammern des pneumatischen Antriebs (0). Dadurch wird der pneumatische Antrieb (0) entlüftet. 1. Nach dem Zurücksetzen der Sicherheitsanforderung (S2), z.b. durch das mechanische Entriegeln des Not-Halt-Schalters oder durch das Schließen der Schutztür, kann durch die Betätigung des Quittierungstasters (S1) der Start oder Wiederanlauf ermöglicht werden. 2. Dann kann das Sicherheitsschaltgerät (T1) die Ansteuerung der Magnete der Ventile (Q20, Q21) zulassen, so dass ein normaler Betrieb möglich ist Sicherheitsbetrachtung Eingang Logik Ausgang Sicherheitsbetrachtung ist entsprechend dem gewählten Sicherheitsbefehlsgerät (S2) Sicherheitsbetrachtung ist entsprechend dem gewählten Sicherheitsschaltgerät (T1) Die Ventile (Q20, Q21) müssen bewährte Bauteile nach DIN EN ISO sein und die relevanten grundlegenden und bewährten Sicherheitsprinzipien einhalten. Der für die Berechnung des MTTFD-Werts erforderliche B10-Wert muss vorliegen. Seite 8 von 11 Application Note STO, PUS, Kategorie 1, bis zu PL c - 1.1

9 1.3 STO und PUS mit 2/2-Wegeventilen, Kategorie 1, bis zu PL c STO und PUS nach VDMA [1] und Kategorie 1, bis zu PL c nach DIN EN ISO [2] Schaltplan G1 24 V Quittierung Sicherheitsanforderung Aus-/einfahren S1 S2 S20 T1 24V I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 I11 I12 I13 I14 I15 0V Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9Q10Q11Q12Q13Q14Q15 M3 M4 0 V Ventil Q20. Ventil Q21. Ventil Q22.M3 Ventil Q23.M4 0 Q20 Q21 M3 Q22 M4 Q23 G3 G2 Application Note STO, PUS, Kategorie 1, bis zu PL c Seite 9 von 11

10 1.3.2 Komponenten Komponente Typ Bezeichnung / Teile-Nummer / Hinweise Anzahl Hersteller 0 Pneumatischer Antrieb 1 Festo Q20, Q23 2/2-Wegeventil, monostabil, offen, externe Steuerluftversorgung 2 Festo Q21, Q22 2/2-Wegeventil, monostabil, geschlossen 2 Festo Schalldämpfer, sofern benötigt 2 Festo S1 Quittierungstaster 1 S2 Sicherheitsbefehlsgerät, z.b. Not-Halt-Schalter 1 S20 Schalter der Funktionssteuerung 1 T1 Sicherheitsschaltgerät Beschreibung Anwendung Auslösendes Ereignis Reaktion (Sicherheits-Teilfunktion) Doppeltwirkender pneumatischer Antrieb, horizontal Sicherheitsanforderung, z.b. durch Not-Halt-Schalter, Schutztür. Sichere Momentabschaltung (STO), Kategorie 1, PL c Subsystem Ventile Kanal 1 Ventil Q20 Ventil Q21 Ventil Q22 Ventil Q23 Vermeidung unerwarteter Anlauf (PUS), Kategorie 1, PL c Subsystem valves Channel 1 Valve Q21 Valve Q22 Sicherer Zustand Funktion der Schaltung Manuelle Rückstellfunktion Der pneumatische Antrieb ist entlüftet und energiefrei. Es wird vorausgesetzt, dass der entlüftete Zustand des pneumatischen Antriebs der sichere Zustand ist. Durch die Sicherheitsanforderung (S2) erfolgt: 1. Eingangskreis des Sicherheitsschaltgeräts (T1) wird unterbrochen. 2. Anschließend werden die sicheren Ausgänge des Sicherheitsschaltgeräts (T1) abgeschaltet. 3. Die Magnete der Ventile (Q20, Q21, Q22, Q23) werden nicht mehr angesteuert. 4. Die Ventile (Q21, Q22) schalten in die Ruhestellung und trennen die Zufuhr des Betriebsdrucks zum pneumatischen Antriebs (0). Die Ventile (Q20, Q23) schalten in die Ruhestellung und entlüften beide Kammern des pneumatischen Antriebs (0). Dadurch wird der pneumatische Antrieb (0) entlüftet. 1. Nach dem Zurücksetzen der Sicherheitsanforderung (S2), z.b. durch das mechanische Entriegeln des Not-Halt-Schalters oder durch das Schließen der Schutztür, kann durch die Betätigung des Quittierungstasters (S1) der Start oder Wiederanlauf ermöglicht werden. 2. Dann kann das Sicherheitsschaltgerät (T1) die Ansteuerung der Magnete der Ventile (Q20, Q21, Q22, Q23) zulassen, so dass ein normaler Betrieb möglich ist. Seite 10 von 11 Application Note STO, PUS, Kategorie 1, bis zu PL c - 1.1

11 1.3.4 Sicherheitsbetrachtung Eingang Logik Sicherheitsbetrachtung ist entsprechend dem gewählten Sicherheitsbefehlsgerät (S2) Sicherheitsbetrachtung ist entsprechend dem gewählten Sicherheitsschaltgerät (T1) Ausgang Die Ventile (Q20, Q21, Q22, Q23) müssen bewährte Bauteile nach DIN EN ISO sein und die relevanten grundlegenden und bewährten Sicherheitsprinzipien einhalten. Der für die Berechnung des MTTFD-Werts erforderliche B10-Wert muss vorliegen. 2 Literatur [1] VDMA 24584: Sicherheitsfunktionen geregelter und nicht geregelter (fluid-) mechanischer Systeme. [2] DIN EN ISO : Sicherheit von Maschinen - Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen - Teil 1: Allgemeine Gestaltungsleitsätze (ISO :2015); Deutsche Fassung EN ISO :2015 Application Note STO, PUS, Kategorie 1, bis zu PL c Seite 11 von 11